ظاهرة الشفق القطبي وكذلك فوائد وأضرار الشفق القطبي. وسنتحدث أيضًا عن أشكال الشفق القطبي، وسنذكر أيضًا أسباب حدوث الشفق القطبي. وسنعرض أيضًا علاقة الشفق القطبي بالإنسان، وسنذكر أيضًا أين يحدث الشفق القطبي. وسنوضح أيضًا أن ظاهرة الشفق القطبي تحدث في طبقة التروبوسفير، وكل ذلك من خلال مقالنا. تابع معنا.
ظاهرة الأضواء الشمالية
تعتبر ظاهرة الشفق القطبي مؤشرا على العلاقة بين الأرض والشمس، ويرتبط تكرار هذه الظاهرة بتكرار النشاط الشمسي ودورة نشاط الشمس التي تمتد لمدة أحد عشر عاما. ولكن ما هي ظاهرة الشفق القطبي وكيف يتم تفسيرها؟ وعندما يكون نشاط الشمس عاليا، فإنها تنتج جسيمات عالية الطاقة، وهي الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، وجميعها أجسام مشحونة، ويحدث الإشعاع في الرياح الشمسية. تنطلق هذه الجسيمات والإشعاعات إلى الفضاء الكوني، وتستمر في السفر حتى تصل إلى الغلاف الجوي للأرض ومجالها المغناطيسي، وبما أن أقطاب المجال المغناطيسي للأرض تقع بالقرب من أعمدتها الجغرافية، فإن الرياح الشمسية تخلق فتحة في المجال المغناطيسي عند الحواجز القطبية للأرض وتحدث ظاهرة الشفق القطبي على النحو التالي:
– عندما تصطدم الجسيمات المشحونة القادمة مع الرياح والتوهجات الشمسية بالمجال المغناطيسي للأرض، فإنها تتوزع على طول خطوط هذا المجال المغناطيسي.
تنعكس بعض الجسيمات عن سطح الأرض بينما تتفاعل بعضها الآخر مع خطوط المجال المغناطيسي، مسببة تيارات من الجسيمات المشحونة تتجه نحو القطبين. وتسمى هذه التيارات ببيركلاند نسبة إلى الفيزيائي النرويجي كريستيان بيركلاند الذي اكتشفها.
عندما تمر الشحنات الكهربائية عبر مجال مغناطيسي، فإنها تولد تيارًا كهربائيًا، وعندما تسقط هذه التيارات في الغلاف الجوي، تكتسب المزيد من الطاقة.
وعندما تصطدم بأيونات النيتروجين والأكسجين الموجودة في الغلاف الأيوني للأرض، تنقل الجسيمات المشحونة طاقتها إلى هذه الأيونات.
– امتصاص أيونات الأكسجين والنيتروجين للطاقة يؤدي إلى إثارة الإلكترونات الموجودة فيها وانتقالها من المدارات ذات الطاقة المنخفضة إلى المدارات ذات الطاقة العالية.
وعندما تستقر هذه الأيونات، تعود الإلكترونات إلى مداراتها الأصلية، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة الموجودة بداخلها، والتي تنبعث على شكل إشعاعات ذات أطوال موجية مختلفة، مما يؤدي إلى ظهور الألوان المميزة التي تظهر في السماء.
فوائد ومضار الأضواء الشمالية
1- أضرار الأضواء الشمالية:
قد يكون الشفق القطبي من أجمل المناظر، لكن الخبراء يحذرون من أن العاصفة الشمسية التي تسبب هذه الظاهرة قد تلحق الضرر بالمعدات الكهربائية وشبكات الاتصالات على الأرض. وذكرت صحيفة ديلي ميل أن “العواصف الشمسية (الأضواء الشمالية والجنوبية) التي تنتج الأضواء الشمالية عادة ما تكون غير ضارة”. ومع ذلك، لا بد أن يكون لعاصفة ضخمة عواقب وخيمة على الأرض، على سبيل المثال في عام 1859، دمرت شبكة التلغراف حول العالم.
2- فوائد الأضواء الشمالية:
وليس لها فوائد سوى أنها تظهر السماء كلوحة فنية غاية في الجمال قد يستفيد منها بعض الرسامين.
أشكال الشفق القطبي
1- الشفق القطبي المخطط:
وهو في هذه الحالة يكون على شكل أقواس وخطوط متوازية طويلة ممتدة في السماء، وغالبا ما يغطي مسافات تمتد إلى آلاف الكيلومترات، إلا أن عرضه لا يتجاوز مئات الأمتار، وعندما يبدأ في الظهور تنفصل طيات الضوء تظهر في السماء وتبدأ بالتوافق والتجمع مع بعضها البعض لتشكل ما يعرف بالأشعة الضوئية. والأخيرة بدورها تنتج إشعاعات ذات لون وردي وتستمر في إنتاج هذه الإشعاعات حتى ينتهي نشاط الظاهرة بتشتت الشكل، ويتشكل شفق غائم متفرق.
2- شفق الفيمي :
وهي أحد أشكال الظاهرة التي تأخذ شكل أضواء ملونة تغطي السماء بأكملها على شكل سحب وغيوم شفافة ذات ألوان مذهلة.
أسباب حدوث الأضواء الشمالية
يحدث الشفق القطبي (بالإنجليزية: aurora borealis) عندما تطلق الشمس جسيمات عالية الطاقة إلى الأرض، حيث تتفاعل مع ذرات الغلاف الأيوني للأرض وتنشطها، مما يتسبب في انبعاث أضواء بألوان مختلفة، أهمها وهي الأحمر والأخضر والأزرق، ويتوهج كل منها… على ارتفاع معين، ومن الجدير بالذكر أن كل لون من ألوان الشفق القطبي ينتج عن تفاعل محدد بين إلكترونات الطاقة الشمسية وإلكتروناتها. الذرات الموجودة في طبقة الأيونوسفير، كما يلي:
– تفاعل إلكترونات الطاقة الشمسية مع ذرات الأكسجين ينتج اللون الأخضر.
– ينتج عن تفاعل إلكترونات الطاقة الشمسية مع النيتروجين؛ اللون الأزرق والأرجواني.
وينتج اللون الوردي من تفاعل إلكترونات الطاقة الشمسية مع النيتروجين المحايد.
– ينتج عن تفاعل إلكترونات الطاقة الشمسية مع ذرات الهيدروجين؛ أزرق.
علاقة الشفق القطبي بالإنسان
قد تكون ظاهرة “أضواء الشمال” من أجمل المشاهد الطبيعية، لكن خبراء حذروا من العواصف الشمسية التي تؤدي إلى هذه الظاهرة، وشبهوها بـ”الوحوش” التي قد تدمر الأجهزة الكهربائية وشبكات الاتصالات على كوكب الأرض .
ويعتقد العلماء أن المسار المباشر من الشمس إلى الأرض قد تم إفراغه بالكامل بسبب الانبعاثات الكتلية الإكليلية السابقة، محذرين من عواقب وخيمة إذا ضربت عاصفة شمسية قوية الأرض، مضيفين: “إذا ضربت عاصفة شمسية قوية الأرض اليوم، فسوف تسبب أضرارًا جسيمة جدًا للأجهزة الإلكترونية في جميع أنحاء العالم.” .
أين تحدث الشفق القطبي؟
يظهر الشفق القطبي في نصفي الكرة الشمالي أو الجنوبي، حيث يُطلق على الشفق القطبي في الشمال اسم الأضواء الشمالية أو الأضواء الشمالية (بالإنجليزية: Aurora Borealis)، وعندما يحدث في الجنوب يُسمى الأضواء الجنوبية أو الأضواء الجنوبية (بالإنجليزية: Southern Lights) أو الأضواء الجنوبية (بالإنجليزية: Southern Lights). (بالإنجليزية: Aurora Australis)، ويمكن رؤيتها بشكل بيضاوي غير منتظم يتمركز فوق القطبين المغناطيسيين. اكتشف العلماء أن الأضواء الشمالية والجنوبية هي أضواء تحدث في نفس الوقت وبنفس الشكل وبأشكال وألوان متشابهة، وهذا يحدث في معظم الحالات.
تحدث ظاهرة الشفق القطبي في طبقة التروبوسفير
تحدث ظاهرة الشفق القطبي في طبقة التروبوسفير.
– نتيجة تفاعل الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي للأرض.
لمعرفة مكان الشفق القطبي نجد أن معظم ظواهر الشفق القطبي تحدث على كوكب الأرض عند خطي العرض 3° و6°، وخطي الطول 10° و20° في المناطق القطبية.
– من الأقطاب المغناطيسية للأرض.
– يبدو أكثر وضوحاً في الليل. كما تمت ملاحظة الشفق القطبي على المشتري وزحل، حيث أن لديهم مجالات مغناطيسية أكبر بكثير من تلك الموجودة على الأرض.
– تنتشر أشعتها الإشعاعية على نطاقات واسعة.
بينما لوحظ الشفق القطبي أيضًا على كوكبي أورانوس ونبتون.